高速公路橋梁鉸縫相關(guān)問題探究

張歡歡

摘要：當(dāng)公路設(shè)施投入到實(shí)際運(yùn)用中時(shí)發(fā)現(xiàn)其部分構(gòu)造物預(yù)制板鉸縫出現(xiàn)了損壞問題，且部分損壞情況十分嚴(yán)重，基本上出現(xiàn)了單板受力現(xiàn)象。本文首先分析了導(dǎo)致高速公路橋梁鉸縫的損壞因素，然后提出了有效的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：高速公路;橋梁鉸縫;損壞;預(yù)防措施

前 ?言

高速公路橋梁的特點(diǎn)在于車速快，流量大，對(duì)橋梁的沖擊力大;很多高速公路是交通要道，一旦封橋?qū)⒃斐蓢?yán)重堵車，甚至周圍地區(qū)交通陷入中斷狀態(tài)。這些特點(diǎn)給橋梁的定期檢查和養(yǎng)護(hù)維護(hù)造成了困難。因此，總結(jié)高速公路橋梁的病害特征對(duì)橋梁的養(yǎng)護(hù)、維修和加固都具有重要意義。

一、高速公路橋梁鉸縫破壞的不利影響分析研究

當(dāng)發(fā)生單板受力情況后，將會(huì)導(dǎo)致預(yù)制板的承載能力大幅度減小，而撓度不斷變大。這則顯示出一般負(fù)載作用情況下，預(yù)制板超出了直線狀態(tài)，而正彎矩處就很容易出現(xiàn)裂縫，并且裂縫會(huì)受交通運(yùn)行量增多、時(shí)間延遲等因素影響而變得更為嚴(yán)重。最常見的則是梁板內(nèi)鋼筋在有害介質(zhì)的侵下出現(xiàn)銹蝕，由此降低了混凝土材料使用性能，導(dǎo)致梁的剛度達(dá)不到工程需要，縮短了高速公路橋梁的使用期限。隨著時(shí)間的推移，單板受力狀況的危害性也則不斷增大，其涉及范圍將更為廣泛，給車輛行駛造成潛在的安全隱患。

二、導(dǎo)致高速公路橋梁鉸縫破壞的原因分析研究

1.設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

設(shè)計(jì)階段是整個(gè)施工的重點(diǎn)，設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性直接影響了施工質(zhì)量。當(dāng)前其存在的問題主要包括了：①鉸縫結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)構(gòu)造物上部梁板時(shí)，選擇的鉸縫結(jié)構(gòu)尺寸不達(dá)標(biāo)，斷面變化小，板間橫向聯(lián)結(jié)力弱，使得鉸縫與預(yù)制板難以固定而引起裂縫。②橋面鋪裝。橋面鋪裝不僅能夠防止主梁主體部分的行車道板免受損壞，還能避免板梁遭受雨雪的侵蝕，能夠分散橋梁的承載負(fù)荷。但設(shè)計(jì)中，常由于設(shè)置橋面超高、預(yù)制板設(shè)置預(yù)拱度不當(dāng)?shù)葘?dǎo)致局部鋪裝厚度不夠;此外，鋪裝鋼筋直徑過小、間距過大等問題，都會(huì)影響到鋪裝的抗拉性能，使得橋梁的剛度降低。③結(jié)構(gòu)計(jì)算。對(duì)于結(jié)構(gòu)受力預(yù)期計(jì)算與具體施工部一直，橋梁結(jié)構(gòu)的安全系統(tǒng)達(dá)不到要求;在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中沒有將施工方案相結(jié)合起來。

2.運(yùn)輸環(huán)節(jié)

一般情況下，設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)決定了橋梁的承載能力。但受到時(shí)間的影響，我國社會(huì)車輛總數(shù)不斷增加，且汽車內(nèi)部構(gòu)件的重量在增大，尤其是許多大型集裝箱運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)用，使得公路運(yùn)輸對(duì)橋梁性能要求更高。當(dāng)前的交通結(jié)構(gòu)在使用時(shí)常常會(huì)受到些重車、大型車輛破壞的載重遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過橋梁承載能力，對(duì)構(gòu)造物十分嚴(yán)重。

3.公路性能

高速公路自身也是導(dǎo)致橋梁裂縫出現(xiàn)的因素，高等級(jí)公路會(huì)導(dǎo)致行駛車輛行駛軌跡逐漸具有一定的規(guī)律性，使得行車道上的板梁需要反復(fù)承載著不同的荷載，長時(shí)間下去則會(huì)造成預(yù)制板鉸縫疲勞破壞。此外，受到地震、滑坡、撞擊等意外事件的影響，橋梁根基會(huì)逐漸下降，上部結(jié)構(gòu)則出現(xiàn)附加應(yīng)力，損壞了橫向聯(lián)接或板件。

三、避免高速公路橋梁鉸縫破壞的方法分析研究

1.規(guī)范橋梁設(shè)計(jì)

為滿足當(dāng)前不斷增大的交通流量需要，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中必須要規(guī)范各種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作。并根據(jù)公路橋梁的具體情況及時(shí)調(diào)整，尤其是對(duì)于承受荷載在不斷增加的橋梁，更應(yīng)該增大其設(shè)計(jì)的承載能力。

2.保證受力達(dá)標(biāo)

對(duì)橋梁行車道板設(shè)計(jì)計(jì)算過程中應(yīng)該綜合分析防水混凝土鋪裝參與行車道板的受力，這在理論研究中兩種受力是一致的，但從具體施工狀況可知，防水混凝土鋪裝層與行車道板的粘結(jié)是難以相互符合的，在施工操作中發(fā)現(xiàn)防水混凝土鋪裝層很難和行車道板聯(lián)結(jié)成整體共同受力。這就需要設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)計(jì)算橋梁行車道板過程中做好受力分析，最好排除防水混凝土參與行車道板的受力。

3.構(gòu)建防水體系

橋面防水體系的加強(qiáng)能夠維護(hù)橋梁的使用性能，當(dāng)行車道板屬于空心板時(shí)，無論簡支結(jié)構(gòu)或連續(xù)結(jié)構(gòu)，都需要在橋面混凝土鋪裝層頂面布置一道防水層，防水層多數(shù)采用 3mm的瀝青粘層。對(duì)縱橋向需于護(hù)欄底座、瀝青混凝土的連接處布置土盲溝，寬度為 10cm，其高度和瀝青混凝土厚度一致。通過構(gòu)建這樣的防水體系能夠保證橋梁受到滲水影響。

4.增強(qiáng)抗剪能力

在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可根據(jù)具體情況增加鉸縫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸，且行車道板的側(cè)面需成毛面，使行車道板內(nèi)的鋼筋伸入鉸縫內(nèi)，可根據(jù)情況添加鉸縫鋼筋，鉸縫在順橋向中需持續(xù)焊接鋼板，間隔在150cm 左右 ， 鋼板厚度10mm，從而使得行車道板的橫向聯(lián)結(jié)加強(qiáng)。

5.加強(qiáng)混凝土方面的施工措施

首先，考慮行車道板的撓度及其它因素的影響，在施工完成后橋面防水混凝土的最小厚度必須保證不小于 8cm，保證其有足夠的剛度和強(qiáng)度，提高抗變形能力;同時(shí)還可以在鋪裝層內(nèi)設(shè)滿幅鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)直徑不小于 12mm，間距宜設(shè)為 8～10cm，梁體頂面預(yù)埋伸出的抗剪錨筋并與鋼筋網(wǎng)綁扎或焊接，以增加鋼筋網(wǎng)的抗拉性能和橋面鋪裝的抗剪能力;另外可以在混凝土鋪裝層中摻加適量鋼纖維，鋼纖維在混凝土中形成亂向分布的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能抑制混凝土的干縮，且其抗折疲勞能力大幅提高，防止疲勞裂縫產(chǎn)生，從而為主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定提供了保障。

四、減少高速公路橋梁病害發(fā)生的建議

引起橋梁病害的因素涉及到設(shè)計(jì)、施工、使用和管理養(yǎng)護(hù)等各方面，而且因?yàn)闃蛄旱慕Y(jié)構(gòu)類型、跨度、環(huán)境和使用條件不同而各不相同。要減少病害的發(fā)生，就必須從上述各方面入手，有針對(duì)性地采取對(duì)策。 國內(nèi)在設(shè)計(jì)方面常因?yàn)楣て诨蚪?jīng)濟(jì)方面的原因在方案設(shè)計(jì)時(shí)投入的精力不足，對(duì)很多關(guān)鍵問題缺乏研究，為橋梁的病害埋下了病根。一方面是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，對(duì)結(jié)構(gòu)體系缺乏仔細(xì)的研究和優(yōu)化，結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)構(gòu)造粗糙，材質(zhì)要求低。另一方面是計(jì)算和設(shè)計(jì)不完善，如設(shè)計(jì)安全系數(shù)不恰當(dāng)，進(jìn)行有限元分析時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)邊界條件和傳力路徑認(rèn)識(shí)不清除，對(duì)施工方法、順序和施工荷載等結(jié)構(gòu)成橋性能的影響認(rèn)識(shí)不夠等。很多橋梁病害經(jīng)常與施工質(zhì)量低劣有關(guān)，典型的問題有鋼筋保護(hù)層不足及目前廣泛存在于施工現(xiàn)場的嚴(yán)重的構(gòu)件開裂、混凝土蜂窩、麻面、露筋等問題，其主要原因包括：水泥選用、混凝土配合比、振搗、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)及預(yù)應(yīng)力施加不合理等。這些施工上的缺陷雖然短期不會(huì)對(duì)橋梁的正常使用產(chǎn)生明顯的影響，但卻會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的后期使用和長期耐久性產(chǎn)生非常不利的危害。車輛超載是我國公路運(yùn)輸中較為普遍的現(xiàn)象。橋梁的超載一方面可能會(huì)引發(fā)疲勞問題，加大疲勞應(yīng)力幅度、加劇損傷，甚至?xí)霈F(xiàn)一些超載引發(fā)的結(jié)構(gòu)破壞事故。

五、結(jié)束語

綜上所言，提高高速公路在交通事業(yè)中的使用性能，必須要正確處理好橋梁鉸縫問題。施工建設(shè)單位應(yīng)該在設(shè)計(jì)、施工、檢測等多個(gè)環(huán)節(jié)中把握施工質(zhì)量，確保施工過程順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]王永平.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)實(shí)用計(jì)算[M].北京：人民交通出版社，2004.